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Cada día, nuestro cerebro se enfrenta a un aluvión de estímulos procedentes del mundo exterior. En medio de este bombardeo, se manifiesta una de las características más impresionantes de la evolución del cerebro: la capacidad de ordenar una gran cantidad de información y centrarse en lo que es emocionalmente importante. Es un proceso que puede compararse a un mecanismo interno de clasificación, mediante el que el cerebro asigna un «sello» positivo o negativo a los diferentes estímulos.

Pero ¿cómo consigue nuestro cerebro llevar a cabo esta maniobra de clasificación?

Durante la Semana Mundial del Cerebro, entrevistamos a la investigadora CaixaResearch Ana João Rodrigues, del Instituto de Investigação em Ciências da Vida e Saúde (ICVS) de la Universidade do Minho (Portugal). Ana se dedica a desentrañar los misterios de los sistemas de recompensa y aversión del cerebro. Su objetivo es comprender cómo influyen estos sistemas en nuestras decisiones diarias y esclarecer los mecanismos subyacentes a trastornos como la depresión y la adicción. Hablamos con ella para conocer más a fondo sus investigaciones y el impacto que pueden llegar a tener en el futuro.

¿Cómo clasifica el cerebro estos estímulos y cómo afecta esta clasificación a nuestro comportamiento?

«Los estímulos positivos inducen placer y recompensa, mientras que los estímulos negativos generan aversión, lo que conduce a comportamientos muy diferentes», explica Ana. Así pues, las respuestas a los estímulos positivos están caracterizadas por una búsqueda, mientras que las reacciones a los estímulos negativos se caracterizan por una evitación.

«El cerebro es como una orquesta sofisticada, que utiliza sus complejas redes para clasificar la información como positiva o negativa. Algunas regiones importantes de nuestro cerebro, como la amígdala, ayudan a comprender las emociones, mientras que la corteza prefrontal interpreta información más compleja y la responsable de la toma de decisiones».

«En esta orquestación, resulta crucial el núcleo accumbens, una región del cerebro responsable de procesar las recompensas y la motivación. Responde de manera diferente a las experiencias positivas y negativas, actuando como un elemento clave para equilibrar entre la excitación y la inhibición según cada situación concreta».

La clasificación de los estímulos configura nuestras acciones (comportamientos motivados) y determina nuestro esfuerzo por obtener o evitar determinados estímulos: «De hecho, la manera en la que nuestro cerebro clasifica esta información es crucial para nuestro comportamiento cotidiano». 

¿Qué descubrimientos has realizado hasta ahora? 

«Nuestra investigación sobre el núcleo accumbens dio resultados muy interesantes: en vez de codificar los sentimientos positivos y negativos en las células cerebrales individuales, este proceso se lleva a cabo en esta región mediante una codificación colectiva, usando grupos de neuronas. Y eso es aún más fascinante si tenemos en cuenta que la representación de estos estímulos cambia dinámicamente con el tiempo, a lo largo de minutos o días, lo que hace más compleja la comprensión del fenómeno», explica. «Sorprendentemente», añade, «los dos grupos principales de neuronas que encontramos en esta región trabajan de forma conjunta y al mismo tiempo, y no de maneras opuestas como se creía hasta ahora». Dentro de cada grupo, se producen respuestas de diversos tipos, lo que pone de relieve la necesidad de desarrollar nuevas herramientas para identificar y estudiar con precisión dichas respuestas.

A largo plazo, ¿cómo podríamos utilizar estos conocimientos? ¿A qué tipos de nuevos tratamientos pueden dar lugar?

«Este proyecto es fundamental para comprender los procesos cerebrales subyacentes a los comportamientos motivados, lo cual es esencial para aumentar nuestra comprensión sobre las tomas de decisiones que realizamos a diario».

«En el futuro, estos descubrimientos pueden contribuir a la comprensión de los mecanismos responsables de trastornos como la depresión y la adicción, en las que es evidente la mala función del núcleo accumbens. A largo plazo, el potencial terapéutico de estos conocimientos es enorme y ofrece la esperanza de encontrar nuevos enfoques para abordar los retos en salud mental a los que nos enfrentamos».

 

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Understanding the neurobiology of decision-making

Every day, our brain confronts a barrage of stimuli from the external world. Among this bombardment, one of the most awe-inspiring facets of brain evolution emerges: the ability to sort through lots of information and focus on what is emotionally important. It is a process similar to an internal sorting mechanism, where our brains assign a positive or negative “stamp” to different stimuli.

But how does our brain pull off this sorting trick?

During International Brain Awareness Week, we caught up with the CaixaResearch investigator Ana João Rodrigues, from Instituto de Investigação em Ciências da Vida e Saúde (ICVS), Universidade do Minho, Portugal. Ana is dedicated to unravelling the mysteries of reward and aversion systems in the brain. Her aim is to understand how these systems influence our daily decisions and to shed light on the underlying mechanisms of conditions like depression and addiction. We spoke to her to learn more about her research and the potential impact it may have in the future.

How does the brain classify these stimuli, and how does it impact our behaviour?

“Positive stimuli induce pleasure and reward, while negative stimuli prompt aversion, leading to vastly different behaviours,” she explained. “Thus, pursuit characterises responses to positive stimuli, while avoidance typifies reactions to negative stimuli.

“The brain is like a sophisticated orchestra, using its complex networks to sort information as either positive or negative. Important parts of our brains, like the amygdala, help with understanding emotions, while the prefrontal cortex interprets more complex information and is responsible for decision-making.

“In this orchestration, the ‘nucleus accumbens’ – a region of the brain responsible for processing rewards and motivation – is crucial. It responds in different ways to positive and negative experiences, acting like a key performer, balancing between being excited and restrained, depending on the situation.”

The classification of stimuli shapes our actions – motivated behaviours – determining our efforts to obtain or avoid certain stimuli: “So, in fact, the way our brain classifies this information is crucial for our daily behaviour”. 

What have you discovered so far? 

“Our research on the ‘nucleus accumbens’ showed very interesting results: rather than encoding positive and negative feelings at the level of individual brain cells, this region does it through a collective encoding, using populations of neurons. What’s even more intriguing is that the representation of these stimuli changes dynamically over minutes to days, making it more complex to understand,” explains Ana. “Surprisingly,” – she adds – “the two major groups of neurons found in this region work together at the same time, not in opposite ways as previously thought.” Within each group, there are varied responses, highlighting the need for new tools to precisely label and study them.

In the long term, how could we use this knowledge? What types of new therapies may it inspire?

“This project is essential for understanding the brain processes that drive motivated behaviours, which is key to gaining insights into everyday decision-making.

 

“In the future, these discoveries might help us understand the underlying mechanisms of conditions like depression and addiction, where dysfunction of the ‘nucleus accumbens’ is evident. In the long run, the potential therapeutic implications of this understanding are vast, offering hope for novel approaches to addressing mental health challenges.”